调控α-MoO3/CoS2分级纳米结构伪电容性能提升水系对称超级电容器电化学特性

《Journal of Materials Chemistry C》：Tailoring the pseudocapacitive performance of hierarchical α-MoO3/CoS2 nanostructures for enhanced electrochemical properties of aqueous symmetric supercapacitors

来自某研究团队通过构建不同CoS2含量（0-7 wt%）的α-MoO3/CoS2纳米复合材料，显著提升超级电容器性能。最优组（5 wt% CoS2）在0.5 A g?1下实现553 F g?1比电容，循环5000次后保持82.1%容量，并展现25.09 Wh kg?1高能量密度。该研究为下一代储能器件开发提供新策略。

　　

本研究通过一步水热法合成具有不同CoS₂含量（0-7 wt%）的α-MoO₃/CoS₂纳米复合材料，系统探究了CoS₂掺入对α-MoO₃电化学储能性能的增强作用。其中含5 wt% CoS₂的复合材料在三电极体系中展现出553 F g^?1的最高比电容（当前密度0.5 A g^?1），显著优于纯α-MoO₃的216 F g^?1。该优化材料在5 A g^?1下经过5000次充放电循环后仍保持82.1%的初始电容，证明其卓越的循环稳定性。形貌与结构分析表明，电化学性能的提升源于材料表面活性位点的增加、结构缺陷的存在以及层间距扩大，这些特性共同促进了高效离子吸附、层间离子嵌入和表面氧化还原反应。此外，α-MoO₃/CoS₂（5 wt%）纳米复合材料表现出增强的电荷转移动力学，显著抑制了界面电荷转移电阻，从而获得更高的比电容。基于该材料组装的对称超级电容器实现了25.09 Wh kg^?1的能量密度（功率密度901 W kg^?1），并成功点亮红色LED达290秒。该器件还展现出优异的长期电化学稳定性，在5000次连续充放电后仍保留97%的原始电容。研究表明，导电CoS₂的引入显著改善了α-MoO₃的电化学性能，使其成为下一代储能设备的理想候选材料。